SU1534193A1

SU1534193A1 - Natural fuel gas-fired power plant, and method of operating same

Info

Publication number: SU1534193A1
Application number: SU884392175A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Арестарфович Бакум
Original assignee: Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности
Priority date: 1988-03-16
Filing date: 1988-03-16
Publication date: 1990-01-07

Abstract

Изобретение относитс к теплоэнергетике, может быть использовано на тепловых энергоустановках дл выработки электроэнергии при использовании в качестве топлива природного газа и позвол ет повысить экономичность производства электрической энергии. Устройство дл производства электроэнергии снабжено дополнительными теплообменниками (ТО) 30,31,37 и 38. ТО 30 установлен в зоне 28 зарождени газовых гидратов кристаллизатора 16 и сообщен с приводом 36 холодильной машины 32 и ТО 37, установленном на трубопроводе 15 подачи газа на резервирование. Кристаллизатор 16 сообщен с хранилищем 19 природного газа и с накопителем 26 воды. ТО 31 размещен в зоне 29 выращивани газовых гидратов и сообщен с холодильной машиной 32. ТО 38 установлен на трубопроводе 23 подачи газа в газовую турбину 25, сообщенную с газопроводом 3 котла 4. В период провала электрической нагрузки избыток природного газа из магистрального газопровода 1 направл ют в ТО 37, где охлаждают газами привода 36 холодильной машины 32 и подают в кристаллизатор 16, куда поступает вода из накопител 26. Газ в кристаллизаторе 16 контактирует с водой, образу газовые гидраты, которые поступают в хранилище 19. При образовании гидратов выдел етс тепло, которое отводитс ТО 30 и 31. Охлаждение газа в ТО 37 уменьшает тепловую нагрузку холодильной машины 32. В период пика электрической нагрузки газовые гидраты разлагают на газ и воду, которые раздел ют в разделителе 21, после которого газ подогревают в ТО 38 продуктами сгорани котла 4 и подают в г 5 жесткости, на боковых гран х которых вокруг каждого отверсти 6 под т ж 8 выполнен The invention relates to a power system, can be used in thermal power plants to generate electricity when using natural gas as a fuel, and improves the efficiency of the production of electrical energy. The power generation device is equipped with additional heat exchangers (TO) 30, 31, 37 and 38. TO 30 is installed in the zone 28 of gas hydrates of the crystallizer 16 and communicates with the drive 36 of the refrigerating machine 32 and TO 37 installed on the redundant gas supply pipeline 15. The mold 16 is in communication with the storage 19 of natural gas and with the drive 26 of water. The TO 31 is located in the gas hydrate growing zone 29 and communicates with the refrigerating machine 32. The TO 38 is installed on the gas supply pipe 23 to the gas turbine 25 connected to the gas pipeline 3 of the boiler 4. During the period of failure of the electric load, an excess of natural gas from the main gas pipeline 1 is sent in TO 37, where it is cooled by the gases of the drive 36 of the refrigerating machine 32 and fed to the crystallizer 16, where water flows from the accumulator 26. The gas in the crystallizer 16 contacts with water, forming gas hydrates, which enter the storage 19. When forming the hydra This generates heat, which is removed by TO 30 and 31. Gas cooling in TO 37 reduces the heat load of the refrigerating machine 32. During the peak of the electric load, gas hydrates decompose into gas and water, which are separated in separator 21, after which the gas is heated in TO 38 products of combustion of the boiler 4 and served in g 5 stiffness, on the side faces of which around each hole 6 under m and 8 is made

Description

поступает вода из накопител 26. Газ в кристаллизаторе 16 контактирует с водой, образу газовые гидраты, которые поступают в хранилище 19. При образовании гидратов выдел етс тепло, которое отводитс ТО 30 и 31. Охлаждение газа в ТО 37 уменьшает тепловую нагрузку холодильной машины 32. 3water enters the accumulator 26. The gas in the crystallizer 16 is in contact with water, forming gas hydrates, which enter the storage 19. When hydrates are formed, heat is generated, which is removed by TO 30 and 31. The cooling of gas in TO 37 reduces the heat load of the refrigerating machine 32. 3

период пика электрической нагрузки газовые гидраты разлагают на газ и воду, которые раздел ют в разделителе 21, после которого газ подогревают в ТО 38 продуктами сгорани котла 4 н подают в газовую турбину 25, а воду подают в гидравлическую турбину 24. 2с. и 2 э.п.ф-лы, 1 ил.The peak period of the electric load is decomposed into gas and water by gas hydrates, which are separated in separator 21, after which the gas is heated in TO 38 by boiler combustion products of 4 n is fed to gas turbine 25, and water is fed to hydraulic turbine 24. 2c. and 2 epf-ly, 1 ill.

Изобретение относитс к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых энергоустановках дл выработки электроэиергии при использовании в качестве топлива природного газа.The invention relates to a power system and can be used in thermal power plants to generate electrical energy when using natural gas as a fuel.

Целью изобретени вл етс повышение экономичности.The aim of the invention is to improve the economy.

На чертеже представлена принципиальна схема устройства дл реализации данного способа.The drawing shows a schematic diagram of the device for implementing this method.

Теплова энергетическа установка содержит магистральный газопровод 1, сообщенный через редукционное устройство 2 газопроводом 3 с котлом 4, к которому по свежему пару подключена парова турбина 5. Котел 4 имеет трубопровод 6 сброса продуктов сгорани и трубопровод 7 подвода воздуха, на котором установлены компрессор 8 и теплообменник 9 (ТО), сообщенный с трубопроводом 6 после газовой турбины 10 (ГТ). Парова турбина 5 по отработавшему пару подключена к конденсатору 11, сообщенному по охлаждающей среде через насос 12 с градирней 13, а по конденсату через насос 14 - с котлом 4. Магистральный .газопровод 1 трубопровод 15 подачи газа на резервирование сообщен с кристаллизатором 16, к которому подключены трубопроводы 17 и 18 и хранилище 19 природного газа, сообщенное через насос 20 и конденсатор 11 с разделителем 21 воды и газа , а последний трубопроводами 22 и 23 подачи.воды и газа сообщен с гидравлической и газовой турбинами 24 и 25 соответственно. Выходы гидравлической и газовой турбин 24 и 25 подключены к накопителю 26 воды, сообщенному через насос 27 с кристаллизатором 16, и газопроводу 3 котла 4. Кристаллизатор 16 разделен на зоны 28 и 29 зарождени и выращивани газовых гидратов, в которых размещеныThe thermal power plant contains a gas pipeline 1, communicated through a reduction device 2 by a gas pipeline 3 to a boiler 4, to which a steam turbine 5 is connected to a fresh steam. Boiler 4 has a pipeline 6 for discharge of combustion products and an air supply pipeline 7 on which a compressor 8 is installed and a heat exchanger 9 (THAT), communicated with the pipeline 6 after the gas turbine 10 (GT). The steam turbine 5 is connected to the condenser 11 via the cooling medium through pump 12 with cooling tower 13 and the condensate through pump 14 to the boiler 4. The main gas pipeline 1 pipeline 15 for supplying backup gas is connected to the crystallizer 16, to which pipelines 17 and 18 and natural gas storage 19 are connected via pump 20 and condenser 11 with water and gas separator 21, and the latter is connected to supply and gas pipelines 22 and 23 with hydraulic and gas turbines 24 and 25, respectively. The outlets of the hydraulic and gas turbines 24 and 25 are connected to the water storage 26, communicated via the pump 27 with the crystallizer 16, and the gas pipeline 3 of the boiler 4. The crystallizer 16 is divided into zones 28 and 29 of the generation and growth of gas hydrates, in which

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

соответственно дополнительный ТО 30 и ТО 31 холодильной машины 32 с ТО 33, конденсатором 34 и регулирующим вентилем 35. Холодильна машина 32 имеет привод ГТ 36, подключенный к магистральному газопроводу 1 и по отработавшему газу - к дополнительному ТО 30, сообщенному через дополнительный ТО 37, установленный на трубопроводе 15, с газопроводом 3. На трубопроводе 23 подачи газа в его рассечку установлен дополнительный ТО 38, подключенный к трубопроводу 6 сброса продуктов сгорани после ТО 39 через вентили 40 и 41.respectively, additional THAT 30 and THAT 31 of the refrigerating machine 32 with THAT 33, a condenser 34 and a control valve 35. The refrigerating machine 32 has a GT 36 drive connected to the main gas pipeline 1 and, via the exhaust gas, to an additional TH30 30 communicated through an additional THAT 37, installed on the pipeline 15, with a gas pipeline 3. On the pipeline 23 for supplying gas to its cut, an additional MOT 38 is installed, connected to the pipeline 6 of the discharge of combustion products after MOT 39 through valves 40 and 41.

Способ работы энергетической установки осуществл етс следующим образом . The method of operation of the power plant is as follows.

В период провала электрической нагрузки в магистральном газопроводе 1 существует избыток природного газа , который резервируют путем подачи через.дополнительный ТО 37 в кристаллизатор 16, где контактируют с водой, подаваемой насосом 27 из накопител 26. В дополнительном ТО 37 природный газ охлаждаетс газом после дополнительного ТО 30, что уменьшает тепловую нагрузку холодильной машины 32. В кристаллизаторе 16 образуютс газовые гидраты природного газа с отводом теплоты охлаждени и гидратообраэовани хладагентом , кип щим в ТО 31. Пары холодильного агента сжимают в холодильной машине 32 и направл ют вначале в ТО 33, в котором отвод т теплоту перегрева, нагрева часть конденсата, сжимаемого насосом 14 и подаваемого в котел 4. При этом температура паров хладагента понижаетс , а затем пары направл ют в конденса- .тор 34, где конденсируют, сбрасыва теплоту конденсации в окружающую среду, после чего сконденсировавшийс хладагент дросселируют через оегулирующий вен гиль 3i и направл ют вновь в ТО 31. На привод 36 холодильной машины 32 направл ют часть природного газа. На выходе из привода 36 имеет давление, соответствующее давлению газа, подаваемого в котел 4 на сжигание. Охлажденный при расширении в приводе 36 газ направл ют в дополнительный ТО 30, встроеный в зону 28 зарождени (образовани зародышей кристаллов) газовых гидратов, дл отвода теплоты зарождени кристаллов газовых гидратов. Из зоны 28 кристаллизатора 16 зародыши газовых гидратов поступают в зону 29 выращивани , где производ т образование основной массы гидратов и откуда их направл ют в хранилище 19. Из ТО 30 газ направл ют через Т0° 37, в котором он нагреваетс до температуры на 5-8°С ниже температуры газа в магистральном газопроводеDuring the period of failure of the electric load in the gas pipeline 1, there is an excess of natural gas, which is reserved by supplying through an additional TO 37 to the mold 16, where it is in contact with the water supplied by the pump 27 from the accumulator 26. In the additional TO 37 the natural gas is cooled by gas after the additional TO 30, which reduces the heat load of the refrigerating machine 32. In the crystallizer 16, gas hydrates of natural gas are formed with the removal of the heat of cooling and hydrate formation by a refrigerant boiling in TO 31. Cooling vapors The agent is compressed in a chiller 32 and sent first to a TO 33, in which the heat of superheat is removed, the part of the condensate that is compressed by the pump 14 and fed to the boiler 4 is heated. The temperature of the refrigerant vapor is lowered, and then the vapor is directed to the condensate vtor 34, where it is condensed, discharging the heat of condensation into the environment, after which the condensed refrigerant is throttled through the vein-adjusting gil 3i and sent back to TO 31. A portion of natural gas is directed to the drive 36 of the refrigerating machine 32. At the outlet of the actuator 36 has a pressure corresponding to the pressure of the gas supplied to the boiler 4 for combustion. The gas cooled during expansion in drive 36 is directed to an additional TO 30, built into the gas hydrate nucleation zone (crystal nucleation) 28, to remove the heat of nucleation of gas hydrate crystals. From zone 28 of the crystallizer 16, gas hydrate nuclei enter the growing zone 29, where the bulk of the hydrates are formed and from where they are sent to storage 19. From TO 30, the gas is directed through T0 ° 37, in which it is heated to 5- 8 ° С below the gas temperature in the gas pipeline

I,в газопровод 3 после редуцирующего устройства 2. После чего газ через ТО 39 направл ют в котел 4, смешивают с воздухом и сжигают, а теплоту сгорани используют дл генерировани пара, который подают в паровую турбину 5 дл выработки электроэнергии. Продукты сгорани I, into the gas line 3 after the reducing device 2. After that, the gas is sent through boiler 39 to the boiler 4, mixed with air and burned, and the heat of combustion is used to generate steam, which is fed to the steam turbine 5 to generate electricity. Combustion Products

.через ГТ 10, вырабатывающую дополнительное количество электроэнергии , сбрасывают в атмосферу через ТО 9 и 39 и трубопровод 6. При этом вентиль 40 открыт, а вентиль 41 закрыт .. Through the GT 10, generating additional amount of electricity, is discharged into the atmosphere through TO 9 and 39 and pipeline 6. At the same time, valve 40 is open and valve 41 is closed.

В период пика электрической нагрузки газовые гидраты из хранилища 19 подают насосом 20 в конденсаторDuring the peak of the electrical load, gas hydrates from storage 19 are supplied by pump 20 to a condenser

I1,где их разлагают на газ и воду за счет тепла конденсации отработавшего п турбине 5 пара. В разделителе 21 газ и воду отдел ют друг от друга и подают в гидравлическую и газовую турбины 24 и 25 дл производства дополнительной электроэнергии . При этом, после срабатывани в турбине 24 воду накапливают в накопителе 26 дл последующего ее использовани путем подачи насосом 27 по трубопроводу 18 в кристаллизатор 16 при следующем цикле резервировани природного газа. Газ перед подачейI1, where they are decomposed into gas and water due to the heat of condensation of the waste steam turbine 5. In the separator 21, gas and water are separated from each other and fed to a hydraulic and gas turbine 24 and 25 to produce additional electricity. At the same time, after the operation in the turbine 24, water is accumulated in the accumulator 26 for its subsequent use by feeding pump 27 via pipeline 18 to the mold 16 during the next natural gas reservation cycle. Gas before serving

из разделител 21 в ГТ 25 предварительно нагревают в дополнительном ТО 38 сбрасываемыми в атмосферу чере трубопровод 6 продуктами сгорани , температура которых после ТО 9 и 39from the separator 21 in the GT 25 is preheated in an additional THAT 38 discharged into the atmosphere through a pipeline 6 with combustion products, the temperature of which after THAT 9 and 39

1534193615341936

достаточно высока. При этом вентиль 40 закрыт, а вентиль 41 открыт. Газ после срабатывани в ГТ 25 смешивают с газом, прошедшим через редуцирующее устройство 2, подогревают в ТО 39 и направл ют в котел 4 и сжигают.quite high. When this valve 40 is closed and the valve 41 is open. After activation, the gas in the GT 25 is mixed with the gas that has passed through the reducing device 2, is heated in TO 39 and transferred to the boiler 4 and burned.

Claims

1. The method of operation of the power plant on natural gas by filing the last of the main pipeline in. boiler burning it with

5 by discharging combustion products and generating water vapor sent to the steam turbine, reserving natural gas by contacting it with water to form gas hydrates with discharging the heat generated by the gas-driven chiller, storing the reserved gas during the failure period and using it during the peak of the electric load, the decomposition of gas hydrates into gas and water, the separation of the latter and the use of - for the production of additional energy with the subsequent combustion of the gas in e and accumulation of water for use in the formation of hydrates in the next gas reserving cycle, characterized in that, in order to increase efficiency, some of the heat released during the formation of hydrates is removed by the exhaust gas in the drive of the refrigeration machine and its subsequent use for cooling the supplied

Q for reservation of natural gas, while the gas separated from the water is heated by the combustion products of the boiler.

2. The method of pop. 1, characterized in that the formation of gaeo5

five

out hydrates are carried out with successive cycles of hydration and growth with separate heat removal.

3. An energy installation on Q natural gas, containing a boiler, communicated through a reducing device by a gas pipeline with a main gas pipeline to which a reducer gas pipe is connected to a crystallizer, in the latter a heat exchanger of a refrigerating machine is placed, the drive of which has an exhaust gas pipeline, a steam turbine connected via the fresh steam to the boiler, and the spent steam to the condenser to which the natural gas storage and the water and gas separator are connected, and the last pipeline The water and gas supply lines are connected to the hydraulic and gas turbines, respectively, the outlets of which are connected to the water accumulator and to the gas line, respectively, to ensure efficiency, the installation is equipped with additional heat exchangers installed respectively on the gas supply lines to the redundancy and to the gas

turbine and exhaust gas in the drive of the refrigerating machine; the last heat exchanger is located in the mold and is connected to the gas pipeline of the boiler through the heat exchanger on the redundant gas supply pipeline.

4. Installation according to Clause 3, characterized in that the mold is divided into zones of nucleation and cultivation of hydrates, in which the additional heat exchanger and the heat exchanger of the refrigerating machine are located, respectively.